智能樓宇技術(shù)中溫度檢測技術(shù)的應(yīng)用

彭輝

摘要：智能樓宇控制技術(shù)在當(dāng)前極有發(fā)展前景，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)中，該技術(shù)是重要組成部分，各種檢測技術(shù)是智能樓宇技術(shù)的關(guān)鍵，溫度檢測技術(shù)是其中一個(gè)重要檢測點(diǎn)，該文利用NEWLab實(shí)驗(yàn)箱來完成該項(xiàng)任務(wù)。

關(guān)鍵詞：溫度檢測；智能樓宇；NEWLab實(shí)驗(yàn)箱

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）33-0239-02

隨著智能建筑的逐漸普及，智能樓宇技術(shù)得到快速發(fā)展。作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用中，智能樓宇技術(shù)也顯得尤為重要，本文以廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中的智能樓宇技術(shù)課程教學(xué)為例，介紹智能樓宇技術(shù)中的溫度檢測技術(shù)。

1 智能樓宇控制技術(shù)

所謂智能樓宇是指以建筑物為平臺(tái)，搭載各種信息化的設(shè)備，形成公共安全系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)以及信息設(shè)施系統(tǒng)等等，將原本相互獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備管理等等整合為一個(gè)統(tǒng)一的整體，在建筑物提供人們基本的辦公、工作和生活環(huán)境的同時(shí)又能夠提供通訊自動(dòng)化、建筑設(shè)備自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化、安全防范自動(dòng)化等功能，在既保證人們生活所必須的各項(xiàng)服務(wù)之外，還能夠最大限度地節(jié)約人力和物力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高效和便捷的生活方式。[1]

一般認(rèn)為，智能樓宇技術(shù)主要是信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度結(jié)合，這種結(jié)合提供了信息基礎(chǔ)設(shè)施，智能樓宇技術(shù)給人們創(chuàng)造了安全、舒適、便利、高效、節(jié)能的生活和工作環(huán)境，使人們處理多元信息變得便利。[2] 智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)也稱之為計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)是自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的提煉與升華。智能樓宇技術(shù)中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要構(gòu)成如圖1所示。

2 智能樓宇技術(shù)應(yīng)用的開展

智能樓宇技術(shù)是我校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是我院重點(diǎn)打造的自治區(qū)級(jí)一流專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目，2016年廣西壯族自治區(qū)財(cái)政廳對我校該專業(yè)撥款300萬元，主要用于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)等等。目前，我校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)招生情況不錯(cuò)，學(xué)生學(xué)習(xí)氛圍濃厚。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)作為一個(gè)新興行業(yè)，市場前期十分看好，該專業(yè)綜合了計(jì)算機(jī)、電子、通信等以往專業(yè)的各項(xiàng)精華，但是專業(yè)人才奇缺，而要建設(shè)好該專業(yè)的課程也顯得尤為重要。其中，智能樓宇技術(shù)作為該專業(yè)的專業(yè)課程，在我院該專業(yè)的教學(xué)體系中屬于第二階段的教學(xué)任務(wù)。

我院該專業(yè)將課程體系分成兩個(gè)階段。第一階段主要是進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)及專項(xiàng)能力訓(xùn)練，第二階段是進(jìn)行工程綜合能力訓(xùn)練。第二階段主要是第四、五學(xué)期。主要是進(jìn)行技術(shù)綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練。這個(gè)階段主要將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的主要核心內(nèi)容以及專業(yè)課程，形成成五門核心能力模塊課程，這些課程體現(xiàn)了本專業(yè)的理論知識(shí)、職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)與企業(yè)的工程項(xiàng)目進(jìn)行融合、綜合、提升。智能樓宇技術(shù)課程是一門綜合能力較強(qiáng)的應(yīng)用能力訓(xùn)練課程，地位教為突出。該課程主要包含智能建筑模塊、樓宇智能化的關(guān)鍵技術(shù)模塊、智能建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)模塊、安全防范系統(tǒng)模塊、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)模塊、智能建筑通信自動(dòng)化系統(tǒng)模塊、智能樓宇音頻系統(tǒng)模塊、智能樓宇辦公系統(tǒng)模塊等。

3 溫度檢測技術(shù)

在智能樓宇技術(shù)中，對智能樓宇需要不斷的檢測，用于有選擇的實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。檢測技術(shù)就是針對復(fù)雜問題的檢測方法、檢測結(jié)構(gòu)及檢測信號(hào)處理等方面的綜合研究。[3]

溫度檢測原理就是選擇合適的物體作為溫度敏感元件，它的某一個(gè)物理性質(zhì)隨溫度而變化的特性為已知，通過溫度敏感元件與被測對象的熱交換，測量相關(guān)的物理量，從而用來確定被測對象的溫度。溫度檢測方法可以分為接觸式和非接觸式兩大類。其中又包含膨脹類、熱電類、電阻類、輻射類等。比如，在教學(xué)中常用到的熱敏電阻，它的測溫范圍是-50～300攝氏度之間，其原理是利用固體材料的電阻隨溫度而變化，屬于接觸式電阻類；再比如，同樣也是經(jīng)常在教學(xué)中提到分析的光纖溫度傳感器，它的測溫范圍是-50～400攝氏度之間，其原理是利用光纖的溫度特性或作為傳光介質(zhì)，屬于非接觸式光纖類。[4]

4 溫度檢測技術(shù)在智能樓宇技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 溫度傳感器熱敏電阻

在實(shí)驗(yàn)中，我們主要通過上文中提到的熱敏電阻，來完成熱敏電阻應(yīng)用即溫度傳感實(shí)驗(yàn)，來講解熱敏電阻的工作原理，使學(xué)生了解熱敏電阻電路的工作特點(diǎn)及原理，掌握溫度傳感模塊的原理并掌握其測量方法，從而掌握對溫度檢測技術(shù)在智能樓宇技術(shù)課程中的作用。

熱敏電阻按電阻溫度特性分為三類：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；臨界負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）。

熱敏電阻輸出特性的線性化處理可分為：1.線性化網(wǎng)絡(luò)；2.利用測量裝置中其他部件的特性進(jìn)行修正即采用溫度-頻率轉(zhuǎn)換電路；3.計(jì)算修正法：在帶有微處理器（或微計(jì)算機(jī)）的測量系統(tǒng)中，當(dāng)已知熱敏電阻器的實(shí)際特性和要求的理想特性時(shí)，可采用線性插值法將特性分段，并把各分段點(diǎn)的值存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)。計(jì)算機(jī)將根據(jù)熱敏電阻器的實(shí)際輸出值進(jìn)行校正計(jì)算后，給出要求的輸出值。

4.2 實(shí)驗(yàn)中溫度傳感器的檢測

教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用的是新大陸公司的NEWLab實(shí)驗(yàn)箱。 NEWLab溫度傳感模塊包含如下：

1） 溫度傳感模塊的電路板：溫度/光照傳感模塊電路板和溫度/光照傳感模塊電路板結(jié)構(gòu)；

2） 繼電器模塊電路：繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的自動(dòng)控制器件。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

3） 指示燈模塊和風(fēng)扇模塊電路：指示燈模塊接到繼電器的常開開關(guān)上，風(fēng)扇接入繼電器的常閉開關(guān)上，當(dāng)溫度傳感模塊輸出低電平時(shí)，風(fēng)扇模塊工作，指示燈模塊停止工作；當(dāng)溫度傳感模塊輸出高電平時(shí)，繼電器工作，常開和常閉開關(guān)工作狀態(tài)發(fā)生變化，指示燈模塊開始工作，風(fēng)扇模塊停止工作。

4.3 溫度傳感器的檢測實(shí)驗(yàn)操作

1） 溫度傳感模塊啟動(dòng)：溫度傳感模塊工作時(shí)需要有四個(gè)模塊，分別是溫度/光照傳感模塊、繼電器模塊、指示燈模塊、風(fēng)扇模塊。（1）將NEWLab實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)通電并與電腦連接。（2）將溫度/光照傳感模塊、、繼電器模塊分別放置在NEWLab實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K插槽上，指示燈、風(fēng)扇模塊放置好，并將四個(gè)模塊連接好將模式選擇調(diào)整到自動(dòng)模式，按下電源開關(guān)，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使溫度傳感模塊開始工作。（4）啟動(dòng)NEWLab實(shí)驗(yàn)上位機(jī)軟件平臺(tái)，選擇溫度傳感實(shí)驗(yàn)。（5）選擇硬件連接說明，上位機(jī)軟件平臺(tái)檢測硬件通過，如果點(diǎn)擊連線提示燈亮，則溫度/光照傳感模塊輸出狀態(tài)指示燈和繼電器模塊的輸入狀態(tài)指示燈開始閃爍。（6）選擇場景模擬實(shí)驗(yàn)，上位機(jī)軟件測試硬件平臺(tái)的溫度傳感模塊正常工作，并進(jìn)入工作界面

2） 實(shí)驗(yàn)測量：（1）設(shè)置基準(zhǔn)溫度的基準(zhǔn)電壓閥值測量比較器負(fù)端的基準(zhǔn)電壓：（2）正常溫度時(shí)的參數(shù)，溫敏電阻兩端的采集電壓：（3）加熱升溫時(shí)的參數(shù)，測量此時(shí)的比較器的采集電壓、輸出電壓，從而得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

5 總結(jié)

通過對溫度傳感器原理的介紹，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量，能夠在教學(xué)中體現(xiàn)溫度檢測技術(shù)在智能樓宇技術(shù)課程中的作用以及如何進(jìn)行相關(guān)的檢測，有利于對智能樓宇技術(shù)課程進(jìn)行理論和實(shí)踐教學(xué)，提高了學(xué)生從該課程中如何從事實(shí)際工程所需的知識(shí)和技能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張振昭，許錦標(biāo).樓宇智能化技術(shù) [M].2版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[2] 陳虹.樓宇自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[3] 吳強(qiáng).樓宇智能化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2014，7：122-123.

[4] 王化祥.傳感器原理及應(yīng)用[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002.